鋁靶材組件的焊接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體濺射靶材制造領(lǐng)域，尤其涉及一種鋁靶材組件的焊接方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體工業(yè)中，靶材組件是由符合濺射性能的靶材、與靶材結(jié)合的背板構(gòu)成。背板在靶材組件中起支撐作用，并具有傳導(dǎo)熱量的功效。
[0003]在濺射過程中，靶材組件所處的工作環(huán)境比較惡劣。具體為:靶材組件所處的環(huán)境溫度較高，例如300°C至600°C ;另外，靶材組件的一側(cè)沖以冷卻水強冷，而另一側(cè)則處于1-9Pa的高真空環(huán)境下，因此在靶材組件的相對二側(cè)形成巨大的壓力差；再者，靶材組件處在高壓電場、磁場中，會受到各種粒子的轟擊。在如此惡劣的環(huán)境下，如果靶材組件中靶材與背板之間的焊接強度較差，將導(dǎo)致靶材在受熱條件下變形、開裂、使得濺射無法達到濺射均勻的效果，嚴重時，靶材會脫落于背板對濺射基臺造成損傷。
[0004]對于由鋁靶材和鋁背板構(gòu)成的靶材組件而言，現(xiàn)有技術(shù)中，常用釬焊工藝來實現(xiàn)鋁靶材與鋁背板的焊接，但是鋁靶材和鋁背板即使在常溫也極易發(fā)生氧化，會在鋁靶材和鋁背板的表面形成致密的氧化鋁膜。用現(xiàn)有的焊接方法焊接上述鋁靶材和鋁背板形成靶材組件時，焊接效率低下，形成的靶材組件的焊接強度低、變形量大。如果鋁靶材和鋁背板氧化嚴重時，甚至無法實現(xiàn)焊接，因此不能滿足長期穩(wěn)定生產(chǎn)和使用鋁靶材組件的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是用現(xiàn)有的焊接方法焊接鋁靶材和鋁背板時，焊接效率低下，形成的靶材組件的焊接強度低、變形量大，甚至無法實現(xiàn)焊接，因此不能滿足長期穩(wěn)定生產(chǎn)和使用鋁靶材組件的需要。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種鋁靶材組件的焊接方法，包括以下方法步驟:
[0007]提供鋁靶材、鋁背板；
[0008]在所述鋁靶材的待焊接面上形成釬料浸潤層或者在所述鋁背板的待焊接面上形成釬料浸潤層；
[0009]將鋁背板、形成有釬料浸潤層的鋁靶材置于真空包套內(nèi)，所述鋁背板的待焊接面與所述釬料浸潤層接觸，或者，
[0010]將鋁靶材、形成有釬料浸潤層的鋁背板置于真空包套內(nèi)，所述鋁靶材的待焊接面與所述釬料浸潤層接觸；
[0011]利用熱等靜壓工藝將所述鋁靶材、釬料浸潤層、鋁背板焊接在一起以形成鋁靶材組件；
[0012]焊接完成后，對所述真空包套進行冷卻，去除所述真空包套以獲得所述鋁靶材組件。
[0013]可選的，所述釬料為含錫釬料。
[0014]可選的，將所述鋁背板、形成有釬料浸潤層的鋁靶材置于真空包套之前還包括以下步驟:
[0015]采用機械加工的方法對所述鋁背板的待焊接面進行圖案化處理形成凸起結(jié)構(gòu)。
[0016]可選的，所述凸起結(jié)構(gòu)插入所述形成有釬料浸潤層的鋁靶材中。
[0017]可選的，所述釬料浸潤層的厚度為大于O微米且小于等于10微米。
[0018]可選的，所述利用熱等靜壓工藝將鋁靶材、釬料浸潤層、鋁背板焊接在一起的步驟包括:
[0019]使內(nèi)部設(shè)置有所述鋁靶材、釬料浸潤層、鋁背板的真空包套的外部環(huán)境溫度為200°C?300°C、外部環(huán)境壓強為大于等于10Mpa ；
[0020]對位于所述環(huán)境溫度、環(huán)境壓強下的所述真空包套進行保溫、保壓2?5小時，以將所述鋁靶材、釬料浸潤層、鋁背板焊接在一起。
[0021]可選的,所述真空包套是由厚度為1.0mm?3.0mm的招材料焊接形成；
[0022]將所述鋁靶材、釬料浸潤層、鋁背板置于真空包套后，將所述真空包套抽真空至真空度至少為l(T3Pa，再將所述真空包套密封。
[0023]可選的，形成所述凸起結(jié)構(gòu)后、將所述鋁背板、形成有釬料浸潤層的鋁靶材置于真空包套之前，對所述鋁背板的待焊接面進行清洗處理。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案的優(yōu)點在于:
[0025]通過真空包套的設(shè)置可以使得整個焊接過程在真空環(huán)境下進行，從而防止鋁靶材和鋁背板的表面被氧化，而且，焊接過程中，在鋁靶材的待焊接面上形成釬料浸潤層或者在所述背板的待焊接面上形成釬料浸潤層，很容易實現(xiàn)鋁靶材的待焊接面或鋁背板待焊接面的潤濕，從而能夠?qū)崿F(xiàn)鋁原子與鋁原子的擴散。因此，本發(fā)明的技術(shù)方案不僅能夠?qū)崿F(xiàn)鋁靶材與鋁背板的焊接，而且焊接效率較高，焊接形成的鋁靶材組件具有較高的焊接強度；另夕卜，釬料浸潤層還可以避免或減少焊接應(yīng)力，使形成的鋁靶材組件不易變形能夠滿足長期穩(wěn)定生產(chǎn)和使用鋁靶材組件的需要。
【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明具體實施例的鋁靶材組件的焊接方法的流程示意圖；
[0027]圖2是本發(fā)明的實施例一的鋁靶材組件組成部分的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖3是本發(fā)明實施例一的鋁背板的待焊接面形成的螺紋圖案的平面放大示意圖；
[0029]圖4是圖3沿AA方向的截面放大示意圖；
[0030]圖5是本發(fā)明實施例一的鋁靶材組件置于真空包套內(nèi)進行熱等靜壓工藝的示意圖。
【具體實施方式】
[0031]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是用現(xiàn)有的焊接方法焊接鋁靶材和鋁背板時，焊接效率低下，形成的靶材組件的焊接強度低、變形量大，甚至無法實現(xiàn)焊接，因此不能滿足長期穩(wěn)定生產(chǎn)和使用鋁靶材組件的需要。
[0032]本發(fā)明獲得了一種鋁靶材組件的焊接方法，可以避免上述技術(shù)問題。
[0033]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實施，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施例的限制。
[0034]實施例一
[0035]圖1是本發(fā)明具體實施例的鋁靶材組件的焊接方法的流程示意圖。包括以下步驟:
[0036]執(zhí)行步驟S11，提供鋁靶材、鋁背板；
[0037]執(zhí)行步驟S12，在所述鋁靶材的待焊接面上形成釬料浸潤層或者在所述背板的待焊接面上形成釬料浸潤層；
[0038]執(zhí)行步驟S13，將鋁背板、形成有釬料浸潤層的鋁靶材置于真空包套內(nèi)，所述鋁背板的待焊接面與所述釬料浸潤層接觸，或者，將鋁靶材、形成有釬料浸潤層的鋁背板置于真空包套內(nèi)，所述鋁靶材的待焊接面與所述釬料浸潤層接觸；
[0039]執(zhí)行步驟S14，利用熱等靜壓工藝將所述鋁靶材、釬料浸潤層、鋁背板焊接在一起以形成鋁靶材組件；
[0040]執(zhí)行步驟S15，焊接完成后，對所述真空包套進行冷卻，去除所述真空包套以獲得所述鋁靶材組件。
[0041]參考圖2，首先，執(zhí)行步驟S11，提供鋁靶材11、鋁背板12。
[0042]本實施例中鋁靶材11的純度至少為99.9995%。根據(jù)應(yīng)用環(huán)境、濺射設(shè)備的實際要求，鋁靶材11的形狀可以為圓柱體、長方體、正方體、錐體，截面為環(huán)形、三角形或其他類似形狀(包括規(guī)則形狀和不規(guī)則形狀)中的任一種的柱體。本實施例中的鋁靶材11為圓柱體。鋁靶材的直徑尺寸為在設(shè)計尺寸上加2mm?5mm的加工余量，厚度尺寸為在設(shè)計尺寸上加1_?3_的加工余量。設(shè)置加工余量的目的是為鋁靶材11在后續(xù)的機械加工中提供比較寬裕的加工空間以得到符合要求的鋁靶材組件。
[0043]本實施例中，鋁背板12的材料為鋁合金。例如，為6061鋁合金、5083鋁合金或2al4鋁合金。之所以采用上述鋁合金作為背板，是因為上述鋁合金具有足夠的硬度、強度，且導(dǎo)熱、導(dǎo)電性也較高，與鋁靶材形成的鋁靶材組件的性能較好，否則影響濺射速率。根據(jù)應(yīng)用環(huán)境、濺射設(shè)備的實際要求，所述鋁背板12的形狀可以為圓柱體、長方體、正方體，截面為環(huán)形、三角形或其他類似形狀(包括規(guī)則形狀和不規(guī)則形狀)中的任一種的柱體。本實施例中，鋁背板12的形狀為圓柱體。鋁背板12具有容納鋁靶材11的凹槽121，鋁背板12的最大厚度為鋁靶材厚度的2?4倍，如果鋁背板12太薄，達不到支撐強度；若鋁背板12太厚，不容易安裝到濺射基臺上。背板的直徑可以在設(shè)計尺寸上加2mm?5mm的余量，厚度為在目標尺寸上加Imm?3mm的余量。增加余量的目的是對后續(xù)形成招祀材組件之后的加工步驟提供比較寬裕的加